激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确检偏器旋转误差对非线性误差的影响机理与消除方法。通过分析激光外差干涉检偏器旋转误差对非线性误差的影响,推导出检偏器旋转误差对非线性误差一次谐波和二次谐波的影响模型。仿真结果表明,当存在激光束椭圆偏振时,检偏器旋转误差对非线性误差的影响很小;当存在偏振分光镜旋转误差时,检偏器旋转误差引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小,当偏振分光镜旋转误差为3°时,检偏器旋转误差从0°增加到5°,非线性误差从0.14 nm增大到0.97 nm。     

外差干涉仪非线性误差补偿抑制与测量研究进展

由于存在周期性的非线性误差,外差激光干涉仪的测量精度很难提高.对此,首先分析了外差激光干涉仪中非线性误差的来源,包括频率混叠、偏振混叠与鬼影虚反射.然后讨论了非线性误差的补偿与抑制技术,包括干涉信号处理、传统结构改进、偏振光空间分离、调相双零差干涉,接着介绍了非线性误差的测量技术,包括干涉信号处理测量、双相位差分检测、...     

起偏器对激光外差干涉非线性误差的影响

根据外差干涉非线性误差的产生机理,建立了起偏器放置误差和相位延迟误差对非线性误差影响的理论模型,分别分析了起偏器放置误差和相位延迟误差对非线性误差的影响.仿真结果表明,起偏器放置误差引起的非线性误差为二次谐波,起偏器相位延迟偏离π/2会引起激光束的椭圆偏振化,引起一次谐波非线性误差,严重影响非线性误差的大小.当起偏器相位延迟误差为5°时,引起的非线性误差一次谐波达到4.40 nm.     

外差干涉仪混频误差分析

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率．但因为安装、调试误差会产生非线性误差．影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下，引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律。结果发现其造成的非线性误差可达2．2nm，同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用。讨论了提高测量系统精度的有效措施，对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义。     

激光合成波长纳米测量干涉仪的非线性误差分析

描述了激光合成波长纳米测量干涉仪的测量原理,分析了非线性误差对该干涉仪的影响,得出了由偏振光非正交、椭偏化和光学元件偏振非正交及椭偏化等对该干涉仪造成的非线性误差为偏振态误差的二阶或高阶小量。进行了激光合成波长纳米测量干涉仪和激光外差干涉仪的对比实验,结果表明激光合成波长纳米测量干涉仪的最大误差为2.1nm,优于激光外差干涉仪的最大误差7.5nm,验证了激光合成波长纳米测量干涉仪的优越性。     

光程差倍增的纳米级精度激光干涉仪

介绍了一种新型的纳米级精度位移测量激光干涉仪。提出了耦合差动干涉的新方法。通过对光程差进行倍增 ,提高了干涉仪的分辨率和稳定性。该干涉仪结构简洁紧凑 ,光路布局对称性好 ,不存在死光程 ,容易装调 ,符合阿贝原则和结构变形最小原则 ,在 10 mm (可以扩展至 50 mm )测量范围内 ,获得了λ/16 0 0的分辨率和纳米级的测量精度。     

用双频相位调制的干涉仪

本文在理论和实验上研究了适合于测量位移和监督波前的双频相位调制干涉法。对由颗粒噪声、压电陶瓷的滞后作用、已调波及其振幅偏离值之间的相位移动决定的误差进行了分析，表明在实际条件下可得到2π／180的相位测量误差。     

偏振分光镜分光性能非理想对激光外差干涉非线性误差的影响

为了减小激光外差干涉纳米测量的非线性误差,必须明确偏振分光镜(PBS)分光性能非理想对非线性误差的影响机制.推导出非理想情况下偏振分光镜透射率和反射率的激光外差干涉非线性误差模型,建立了偏振分光镜分光性能非理想对非线性误差二次谐波的影响模型.仿真结果表明,偏振分光镜的透射率和反射率非理想对非线性误差的影响为一次谐波,且偏振分光镜分光性能越差,其对非线性误差的影响也越大.在偏振分光镜反射率为0.90的情况下,偏振分光镜透射率从1减小到0.90时,非线性误差由0.62 nm增大到1.24 nm.当存在偏振分光镜旋转角度误差时,偏振分光镜分光性能非理想引起的非线性误差不增加二次谐波分量,但增大了非线性误差一次谐波分量,严重影响非线性误差的大小.当偏振分光镜旋转角度误差为5°时,偏振分光镜透射率从1变为0.90,非线性误差从0.39 nm增大到1.41 nm.     

基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计

对于运动误差测量系统中几何误差较大的问题,提出一种基于激光干涉仪的运动误差测量系统设计。设计的运动误差测量系统硬件由计算机、电气控制柜、电动机、激光干涉仪、同心仪等组成。软件系统引入一种测量数学模型,能够进行快速误差鉴别、行踪测量,通过测量模型的数据有效地避免了几何误差的出现,提高了运动误差测量系统测量的准确度。实验验证了基于激光干涉仪的运动误差测量系统的设计方案的有效性。     

双频激光干涉仪技术现状与发展

文章概述了国内外双频激光干涉仪产品的现状,介绍了近年来双频激光干涉仪向高分辨率、高精度、高测速等几个方向的发展趋势。     

一种应用于纳米测量机的高精度干涉仪

为实现纳米三坐标测量机(NMM)中大范围高精度位移的测量(测量范围小于40mm,分辨率小于0.1nm),研制了一种大量程纳米级测量精度的实用化外差干涉仪,并对该干涉仪的光学结构进行分析研究。该系统不但克服了双频激光干涉仪混频的固有缺点,而且在结构上利用光学器件的偏振特性,使系统具有共光路、等光程、光学倍程和相位差成90°正交信号等特点,提高了系统分辨率、抗干扰性能和精度。该系统在40mm的测量范围内,具有λ/4 096的分辨率和纳米级的测量精度。实验结果表明,纳米三坐标测量机对样板1次安装10次测量的实验标准差为4.9nm,10次安装10次测量的实验标准差为8.4nm,具有较好的测量重复性。干涉仪结构符合三坐标的测量要求,可安装在纳米三坐标测量机等仪器中,也可用于高精度的位移测量。     

加速度对激光双频干涉仪测量误差的影响

为了减少由于加速度所导致的激光双频干涉仪测量误差,引入二阶多普勒频移,建立了由被测物体加速度所引起的测量误差的理论模型。仿真结果表明,在0.4s时间内0.6g加速度所引起的累积误差可达2.5nm左右,这对于纳米精度的测量是不应忽视的;初速度不为零时加速运动会引起更大的误差,而减速运动所引起的误差则相对小。通过实验验证,所测的误差变化趋势与理论模拟比较吻合。     

径向剪切干涉仪系统的研制与校准研究

为了测量超长焦距高功率激光系统的波前畸变,研制并校准了基于空间相位调制的径向剪切干涉仪。仪器采用多波长设计,满足可见光和红外探测的需要。为研制并校准径向干涉仪,同哈特曼-夏克(HS)传感器、Zygo干涉仪进行了对比实验。通过实验与理论对比,得到径向剪切干涉仪参数的最佳值。研究了汉宁窗的取值范围和边缘截取值的合理范围,结果表明,校准后的径向剪切干涉仪能够准确测量,仪器的重复性和精度都能满足高精度波前探测要求。     

用于纳米精度大范围位移测量的半导体激光干涉仪

本文在作者提出的光频光热调制半导体激光正弦相位调制干涉仪的基础上,提出了一种扩大其测量范围的方法,使得在保持纳米精度的前提下,测量范围由半个波长扩大为125.56μm,并讨论了进一步扩大测量范围的可能性.本方法得到了模拟计算和实验结果的很好验证.     

用于纳米精度大范围位移测量的半导体激光干涉仪

在光频光热调制半导体激光正弦相位调制干涉仪的基础上 ,提出了一种扩大其测量范围的方法 ,使得在保持纳米精度的前提下 ,测量范围由半个波长扩大为 12 5 5 6 μm ,并讨论了进一步扩大测量范围的可能性。本方法得到了模拟计算和实验结果的很好验证     

俯仰角引起的一维干涉仪测向误差分析

本文先阐述了相位干涉仪的基本原理,通过理论分析得出相位干涉仪所在平面与目标所在平面存在俯仰角的情况下会产生不同程度的误差,并根据试验数据验证了该误差的存在及误差的大小;最后根据相位干涉仪在不同领域的应用提出了一些应对这种误差的方法.     

用于纳米测量的集成化单频激光干涉仪

研究了一种基于偏振光的集成式单频激光干涉仪。利用偏振光学变换方法,实现了干涉仪的光学4细分结构,提高了测量灵敏度;构建4路正交探测结构,实现了干涉仪的无源偏振调制,扩大了干涉仪测量范围;采用光路集成化的设计方法,实现了一体化干涉仪光路集成。对激光干涉仪进行振动测量实验研究,结果表明,静态位移测量误差小于±0.3 nm,振动测量的分辨率达10 pm/Hz1/2;上述集成单频激光干涉仪具有测量精度高、稳定性好、动态范围宽、受环境影响小等优点,可被广泛用于纳米测量的各个领域。